(57)【要約】【課題】燃焼ガスの排熱回収効率を向上させて、熱効率を向上させることができるラジアントチューブバーナを提供すること。【解決手段】ラジアントチューブバーナ１は、アウターチューブ３の軸方向に連結するように、バーナボディ２の隔壁２２とインナーチューブ４との間に配設した熱交換チューブ５を有している。熱交換チューブ５とインナーチューブ４との間には、第２排気通路８２が形成されており、熱交換チューブ５と隔壁２２との間には、第３排気通路８３が形成されている。熱交換チューブ５には、第２排気通路８２と第３排気通路８３とを連通する排気間隙５１が設けてある。隔壁２２の内周側及び外周側には、隔壁フィン２２１が複数形成されており、インナーチューブ４の外周側には、複数のインナーフィン４５２を備えたインナーフィン部材４５が配設されている。【選択図】図１
2005326123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口及び排気口を配設した筒状のハウジングと、該ハウジングの内周側に配設した筒状の隔壁と、該隔壁の内周側に配設したガスパイプとを備えたバーナボディと、
上記ガスパイプの外周側に配設すると共に上記バーナボディの軸方向に連結したアウターチューブと、
上記ガスパイプと上記隔壁及び上記アウターチューブとの間に配設したインナーチューブとを有し、
上記吸気口より吸気した燃焼用空気を、上記ハウジングと上記隔壁との間に形成した第１吸気通路内を通過させ、上記インナーチューブの一端より、該インナーチューブと上記ガスパイプとの間に形成された第２吸気通路内に流入させて、上記ガスパイプから噴射した燃料と共に燃焼させると共に、該燃焼を行った燃焼ガスを上記インナーチューブの他端より、該インナーチューブと上記アウターチューブとの間に形成した第１排気通路内を通過させて上記排気口に導くよう構成したラジアントチューブバーナにおいて、
上記アウターチューブの軸方向に連結するように、上記隔壁と上記インナーチューブとの間に熱交換チューブを配設し、該熱交換チューブと上記インナーチューブとの間には上記第１排気通路に連通する第２排気通路を形成すると共に、上記熱交換チューブと上記隔壁との間には上記排気口に連通する第３排気通路を形成してなり、
上記熱交換チューブには、上記第２排気通路と上記第３排気通路とを連通する排気連通口を形成してなり、
上記隔壁の内周側又は外周側の少なくとも一方には、該隔壁における伝熱を向上させるための隔壁フィンを複数形成してなることを特徴とするラジアントチューブバーナ。
【請求項２】
請求項１において、上記隔壁と上記複数の隔壁フィンとは、鋳造、切削又は溶接の少なくともいずれかを行うことにより一体形成してなることを特徴とするラジアントチューブバーナ。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記複数の隔壁フィンは、上記バーナボディの軸方向に向けて長尺形成した複数のプレート状突起からなることを特徴とするラジアントチューブバーナ。
【請求項４】
吸気口及び排気口を配設した筒状のハウジングと、該ハウジングの内周側に配設した筒状の隔壁と、該隔壁の内周側に配設したガスパイプとを備えたバーナボディと、
上記ガスパイプの外周側に配設すると共に上記バーナボディの軸方向に連結したアウターチューブと、
上記ガスパイプと上記隔壁及び上記アウターチューブとの間に配設したインナーチューブとを有し、
上記吸気口より吸気した燃焼用空気を、上記ハウジングと上記隔壁との間に形成した第１吸気通路内を通過させ、上記インナーチューブの一端より、該インナーチューブと上記ガスパイプとの間に形成された第２吸気通路内に流入させて、上記ガスパイプから噴射した燃料と共に燃焼させると共に、該燃焼を行った燃焼ガスを上記インナーチューブの他端より、該インナーチューブと上記アウターチューブとの間に形成した第１排気通路内を通過させて上記排気口に導くよう構成したラジアントチューブバーナにおいて、
上記アウターチューブの軸方向に連結するように、上記隔壁と上記インナーチューブとの間に熱交換チューブを配設し、該熱交換チューブと上記インナーチューブとの間には上記第１排気通路に連通する第２排気通路を形成すると共に、上記熱交換チューブと上記隔壁との間には上記排気口に連通する第３排気通路を形成してなり、
上記熱交換チューブには、上記第２排気通路と上記第３排気通路とを連通する排気連通口を形成してなり、
上記インナーチューブの外周側には、上記熱交換チューブと対向する部分に、当該インナーチューブにおける伝熱を向上させるためのインナーフィン部材を配設してなり、該インナーフィン部材は、上記インナーチューブの外周側に被せる本体チューブと、該本体チューブの外周側に形成した複数のインナーフィンとを備えていることを特徴とするラジアントチューブバーナ。
【請求項５】
請求項４において、上記インナーチューブは、セラミックス材料からなり、
一方、上記インナーフィン部材は、上記セラミックス材料よりも熱膨張係数が大きな金属材料からなると共に、上記複数のインナーフィンは、上記バーナボディの軸方向に向けて長尺形成した複数のプレート状突起からなることを特徴とするラジアントチューブバーナ。
【請求項６】
請求項４又は５において、上記本体チューブと上記複数のインナーフィンとは、鋳造、切削又は溶接の少なくともいずれかを行うことにより一体形成してなることを特徴とするラジアントチューブバーナ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、上記ガスパイプの先端部には、該ガスパイプよりも拡径したガスノズルを形成すると共に、上記ガスパイプの外周側には整流パイプを配設し、上記第２吸気通路は、上記整流パイプと上記インナーチューブとの間に形成してあることを特徴とするラジアントチューブバーナ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項において、上記第２吸気通路における最小通路断面積をＤ１とし、上記吸気口における最小開口断面積をＤ２としたとき、Ｄ１／Ｄ２＝０．５〜１．１の関係を有していることを特徴とするラジアントチューブバーナ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項において、上記熱交換チューブにおける上記排気連通口は、上記第２排気通路と上記第３排気通路とを連通するよう当該熱交換チューブの軸方向後端部に形成した排気間隙であることを特徴とするラジアントチューブバーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理炉内の雰囲気ガスを燃焼ガスと直接接触させることなく加熱するためのラジアントチューブバーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４〜図６に示すごとく、バーナノズル９２０による燃焼ガス１０２をラジアントチューブ９０の内部を通過させて、上記燃焼ガス１０２と熱処理炉６内の雰囲気ガス１０３とを直接接触させることなく、上記ラジアントチューブ９０の表面からの放射熱で上記熱処理炉６内を加熱するラジアントチューブバーナ９がある。その一例として、アウターチューブ３とインナーチューブ４とを有する２重管構造のラジアントチューブ９０の一端にバーナノズル９２０を有するバーナボディ９２を設けると共に、他端を封鎖して構成したシングルエンドタイプのラジアントチューブバーナ９がある。
【０００３】
このラジアントチューブバーナ９においては、吸気口９２３より吸気した燃焼用空気１０１を、上記バーナボディ９２のハウジング９２１と隔壁９２２との間に形成した第１吸気通路９７１を通過させる。そして、上記燃焼用空気１０１を、上記インナーチューブ９４の一端より流入させて、このインナーチューブ９４の内部と上記バーナノズル９２０との間に形成した第２吸気通路９７２を通過させ、上記バーナノズル９２０から噴射した燃料と共に燃焼させる。
【０００４】
その後、この燃焼を行った燃焼ガス１０２を、上記インナーチューブ９４の他端より、インナーチューブ９４と上記アウターチューブ９３との間に形成した第１排気通路９８１、及びインナーチューブ９４と上記隔壁９２２との間に形成した第２排気通路９８２へと通過させて、排気口９２４より排気させる。
そして、上記燃焼ガス１０２が通過を行う際には、上記第１排気通路９８１及び第２排気通路９８２を流れる燃焼ガス１０２が、上記インナーチューブ９４を伝熱面として、上記インナーチューブ９４内に流入させた燃焼用空気１０１と熱交換を行うことによって、上記燃焼ガス１０２による排熱を回収している。
【０００５】
また、特許文献１のラジアントチューブバーナにおいては、燃焼ガスの排熱回収効率を向上させるために、バーナボディの隔壁とインナーチューブとの間に筒状の熱交換チューブを配設している。そして、熱交換チューブとインナーチューブとの間、及び熱交換チューブと隔壁との間に、それぞれ燃焼ガスを通過させるための排気通路を形成している。
【０００６】
ところで、特許文献１において、燃焼ガスから燃焼用空気への熱伝達は、インナーチューブと隔壁とによって行われている。すなわち、インナーチューブ内を流れる燃焼用空気は、インナーチューブを伝熱面として、第１排気通路及び第２排気通路内を流れる燃焼ガスと熱交換を行い、燃焼ガスによる排熱を回収する。また、上記バーナボディの吸気通路内を流れる燃焼用空気は、隔壁を伝熱面として、上記第３排気通路内を流れる燃焼ガスと熱交換を行い、燃焼ガスによる排熱を回収する。
【０００７】
しかしながら、上記インナーチューブ及び隔壁は、いずれもチューブ形状を有しているのみであり、燃焼ガスの排熱回収効率を一層向上させるためには、上記特許文献１のラジアントチューブバーナによっても十分ではない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３０７３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、燃焼ガスの排熱回収効率を向上させて、熱効率を向上させることができるラジアントチューブバーナを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、吸気口及び排気口を配設した筒状のハウジングと、該ハウジングの内周側に配設した筒状の隔壁と、該隔壁の内周側に配設したガスパイプとを備えたバーナボディと、
上記ガスパイプの外周側に配設すると共に上記バーナボディの軸方向に連結したアウターチューブと、
上記ガスパイプと上記隔壁及び上記アウターチューブとの間に配設したインナーチューブとを有し、
上記吸気口より吸気した燃焼用空気を、上記ハウジングと上記隔壁との間に形成した第１吸気通路内を通過させ、上記インナーチューブの一端より、該インナーチューブと上記ガスパイプとの間に形成された第２吸気通路内に流入させて、上記ガスパイプから噴射した燃料と共に燃焼させると共に、該燃焼を行った燃焼ガスを上記インナーチューブの他端より、該インナーチューブと上記アウターチューブとの間に形成した第１排気通路内を通過させて上記排気口に導くよう構成したラジアントチューブバーナにおいて、
上記アウターチューブの軸方向に連結するように、上記隔壁と上記インナーチューブとの間に熱交換チューブを配設し、該熱交換チューブと上記インナーチューブとの間には上記第１排気通路に連通する第２排気通路を形成すると共に、上記熱交換チューブと上記隔壁との間には上記排気口に連通する第３排気通路を形成してなり、
上記熱交換チューブには、上記第２排気通路と上記第３排気通路とを連通する排気連通口を形成してなり、
上記隔壁の内周側又は外周側の少なくとも一方には、該隔壁における伝熱を向上させるための隔壁フィンを複数形成してなることを特徴とするラジアントチューブバーナにある（請求項１）。
【００１１】
本発明のラジアントチューブバーナは、バーナボディの隔壁とインナーチューブとの間に熱交換チューブを設けて形成されたものであり、燃焼ガスによる排熱を一層効率的に回収するために、上記隔壁の内周側又は外周側の少なくとも一方に、隔壁における伝熱を向上させるための隔壁フィンを複数形成してなる。
【００１２】
以下に、上記燃焼ガスが各排気通路内を通過するときに行われる排熱回収について説明する。
すなわち、上記燃料と燃焼用空気との燃焼による燃焼ガスは、上記第１排気通路、第２排気通路及び第３排気通路内を通過して、上記排気口よりラジアントチューブバーナの外部に排気される。
【００１３】
そして、上記燃焼ガスが第１排気通路及び第２排気通路内を通過するときには、この燃焼ガスは、上記インナーチューブを伝熱面として、インナーチューブ内を流れる燃焼用空気と熱交換を行い、この燃焼用空気の温度を上昇させることができる。こうして、１段目の排熱回収として、第１排気通路及び第２排気通路内を流れる燃焼ガスによる排熱を回収することができる。
【００１４】
次いで、上記１段目の排熱回収を行った燃焼ガスは、第２排気通路より上記熱交換チューブに設けた排気連通口を介して第３排気通路へと流れる。
そして、１段目の排熱回収を行った燃焼ガスが第３排気通路内を通過するときには、この燃焼ガスは、上記隔壁を伝熱面として、上記吸気通路内を流れる燃焼用空気と熱交換を行い、この燃焼用空気の温度を上昇させることができる。こうして、２段目の排熱回収として、第３排気通路内を流れる燃焼ガスによる排熱を回収することができる。
【００１５】
このように、本発明においては、上記熱交換チューブを設けて、上記第２排気通路及び第３排気通路を形成したことにより、上記第１排気通路から上記排気口に向けて燃焼ガスが流れ難くすることができる。そして、上記ラジアントチューブバーナ内の燃焼ガスの滞留時間を長くした状態で、上記２段階の排熱回収を行うことにより、上記燃焼ガスの排熱回収効率を向上させることができる。
さらに、上記２段目の排熱回収を行う際には、上記隔壁の内周側又は外周側の少なくとも一方に形成された複数の隔壁フィンにより、燃焼ガスと燃焼用空気との熱交換が一層促進され、燃焼ガスの排熱回収効率を一層向上させることができる。
それ故、本発明によれば、ラジアントチューブバーナにおける熱効率を一層向上させることができる。
【００１６】
第２の発明は、吸気口及び排気口を配設した筒状のハウジングと、該ハウジングの内周側に配設した筒状の隔壁と、該隔壁の内周側に配設したガスパイプとを備えたバーナボディと、
上記ガスパイプの外周側に配設すると共に上記バーナボディの軸方向に連結したアウターチューブと、
上記ガスパイプと上記隔壁及び上記アウターチューブとの間に配設したインナーチューブとを有し、
上記吸気口より吸気した燃焼用空気を、上記ハウジングと上記隔壁との間に形成した第１吸気通路内を通過させ、上記インナーチューブの一端より、該インナーチューブと上記ガスパイプとの間に形成された第２吸気通路内に流入させて、上記ガスパイプから噴射した燃料と共に燃焼させると共に、該燃焼を行った燃焼ガスを上記インナーチューブの他端より、該インナーチューブと上記アウターチューブとの間に形成した第１排気通路内を通過させて上記排気口に導くよう構成したラジアントチューブバーナにおいて、
上記アウターチューブの軸方向に連結するように、上記隔壁と上記インナーチューブとの間に熱交換チューブを配設し、該熱交換チューブと上記インナーチューブとの間には上記第１排気通路に連通する第２排気通路を形成すると共に、上記熱交換チューブと上記隔壁との間には上記排気口に連通する第３排気通路を形成してなり、
上記熱交換チューブには、上記第２排気通路と上記第３排気通路とを連通する排気連通口を形成してなり、
上記インナーチューブの外周側には、上記熱交換チューブと対向する部分に、当該インナーチューブにおける伝熱を向上させるためのインナーフィン部材を配設してなり、該インナーフィン部材は、上記インナーチューブの外周側に被せる本体チューブと、該本体チューブの外周側に形成した複数のインナーフィンとを備えていることを特徴とするラジアントチューブバーナにある（請求項４）。
【００１７】
本発明のラジアントチューブバーナは、バーナボディの隔壁とインナーチューブとの間に熱交換チューブを設けて形成されたものであり、燃焼ガスによる排熱を一層効率的に回収するために、上記インナーチューブの外周側における熱交換チューブと対向する部分に、インナーチューブにおける伝熱を向上させるためのインナーフィン部材を配設してなる。
【００１８】
そして、本発明においては、上記インナーチューブを伝熱面とする１段目の排熱回収を行う際に、インナーフィン部材における複数のインナーフィンにより、燃焼ガスと燃焼用空気との熱交換が一層促進され、燃焼ガスの排熱回収効率を一層向上させることができる。その他、本発明においても、上記発明と同様に、１段目及び２段目の排熱回収を行うことができる。
それ故、本発明によっても、ラジアントチューブバーナにおける熱効率を一層向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
上記第１、第２の発明におけるラジアントチューブバーナは、熱処理炉の炉壁に固定して、熱処理炉内の雰囲気ガスを燃焼ガスと接触させることなく加熱するために用いることができる。
そして、上記ラジアントチューブバーナは、熱処理炉内の雰囲気ガスを５００〜１１００℃の温度に加熱する場合に用いることが好ましい。この場合には、上記バーナボディをあまり高温にすることなく、上記高い熱効率を実現することができる。なお、上記熱処理炉内の雰囲気ガスを１１００℃を超える温度に加熱する場合には、上記バーナボディに断熱材等の冷却手段を設けて、このバーナボディを冷却することが好ましい。
【００２０】
また、上記第１の発明においては、上記隔壁と上記複数の隔壁フィンとは、鋳造、切削又は溶接の少なくともいずれかを行うことにより一体形成してなることが好ましい（請求項２）。
また、上記第２の発明においては、上記本体チューブと上記複数のインナーフィンとは、鋳造、切削又は溶接の少なくともいずれかを行うことにより一体形成してなることが好ましい（請求項６）。
【００２１】
これらの場合には、複数の隔壁フィン又は複数のインナーフィンは、鋳造品として隔壁又は本体チューブと一体形成することができ、また、隔壁又は本体チューブに対して切削を行って、切削品として隔壁又は本体チューブと一体形成することもできる。また、隔壁又は本体チューブに対して複数の隔壁フィン又は複数のインナーフィンを溶接して、溶接品として一体形成することもできる。
また、複数の隔壁フィン又は複数のインナーフィンは、隔壁又は本体チューブと一体形成された鋳造品又は溶接品に、切削を行って形成することもできる。
このように、隔壁と複数の隔壁フィン、又は本体チューブと複数のインナーフィンとは、種々の加工を行うことにより一体形成することができる。
【００２２】
また、上記複数の隔壁フィンは、上記バーナボディの軸方向に向けて長尺形成した複数のプレート状突起からなることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記隔壁フィンが、上記ラジアントチューブバーナ内における燃焼用空気又は燃焼ガスの流れの障害になってしまうことを抑制することができる。そのため、ラジアントチューブバーナ内における燃焼用空気又は燃焼ガスの滞留時間を不必要に長くしてしまうことがなく、上記隔壁を伝熱面とする燃焼用空気又は燃焼ガスの対流熱伝達を促進することができる。
【００２３】
また、上記第２の発明においては、上記インナーチューブは、セラミックス材料からなり、一方、上記インナーフィン部材は、上記セラミックス材料よりも熱膨張係数が大きな金属材料からなると共に、上記複数のインナーフィンは、上記バーナボディの軸方向に向けて長尺形成した複数のプレート状突起からなることが好ましい（請求項５）。
この場合には、セラミックス材料からなるインナーチューブよりも、金属材料からなるインナーフィン部材が、多く熱膨張することができる。そのため、インナーフィン部材における本体パイプの内径を、インナーチューブの外径に近づけることができ、インナーフィン部材をインナーチューブの外周側に容易に配設することができる。
【００２４】
また、この場合にも、上記インナーフィンが、上記ラジアントチューブバーナ内における燃焼ガスの流れの障害になってしまうことを抑制することができる。そのため、ラジアントチューブバーナ内における燃焼ガスの滞留時間を不必要に長くしてしまうことがなく、インナーチューブを伝熱面とする燃焼ガスの対流熱伝達を促進することができる。
【００２５】
また、上記第１、第２の発明において、上記ガスパイプの先端部には、該ガスパイプよりも拡径したガスノズルを形成すると共に、上記ガスパイプの外周側には整流パイプを配設し、上記第２吸気通路は、上記整流パイプと上記インナーチューブとの間に形成することが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記整流パイプにより、上記第２吸気通路における通路断面積を容易に縮小させることができ、第２吸気通路内を通過する燃焼用空気と、第２排気通路内を通過する燃焼ガスとの熱交換を一層促進させることができる。
また、整流パイプを、ガスパイプの先端部に形成したガスノズルの外周側には配設しないことにより、ガスノズルの近傍において、第２吸気通路内を通過する燃焼用空気の偏流が発生することを防止することができる。
【００２６】
また、上記第２吸気通路における最小通路断面積をＤ１とし、上記吸気口における最小開口断面積をＤ２としたとき、上記ラジアントチューブバーナは、Ｄ１／Ｄ２＝０．５〜１．１の関係を有していることが好ましい（請求項８）。
この場合には、第２吸気通路における最小通路断面積と、吸気口における最小開口断面積との比が最適になり、第２吸気通路内を通過する燃焼用空気と、第２排気通路内を通過する燃焼ガスとの熱交換を一層効果的に行うことができる。
【００２７】
また、上記熱交換チューブにおける上記排気連通口は、上記第２排気通路と上記第３排気通路とを連通するよう当該熱交換チューブの軸方向後端部に形成した排気間隙とすることが好ましい（請求項９）。
この場合には、上記熱交換チューブに穴明け加工を行うことなく、上記排気連通口を極めて容易に形成することができる。
なお、熱交換チューブの軸方向後端部とは、熱交換チューブにおいて、上記ガスパイプの先端部側とは反対側の端部のことをいう。
【実施例】
【００２８】
以下に、本発明のラジアントチューブバーナにかかる実施例につき、図面と共に説明する。
図１〜図３に示すごとく、本例のラジアントチューブバーナ１は、アウターチューブ３とインナーチューブ４とを有する２重管構造のラジアントチューブ１０の一端にバーナボディ２を設けると共に、他端を封鎖して構成したシングルエンドタイプのラジアントチューブバーナ１である。
そして、本例のラジアントチューブバーナ１は、バーナボディ２の隔壁２２とインナーチューブ４との間に熱交換チューブ５を設けてなるものであり、燃料１００と燃焼用空気１０１とを燃焼させた後の燃焼ガス１０２による排熱を一層効率的に回収する工夫を行ったものである。
【００２９】
すなわち、図１、図２に示すごとく、上記ラジアントチューブバーナ１は、燃焼用空気１０１の吸気口２３及び燃焼ガス１０２の排気口２４を配設した筒状のハウジング２１と、このハウジング２１の内周側に挿通配設した筒状の隔壁２２と、この隔壁２２の内周側に挿通配設したガスパイプ２０とを備えたバーナボディ２を有する。また、ラジアントチューブバーナ１は、アウターチューブ３とインナーチューブ４とを有する。
アウターチューブ３は、ガスパイプ２０の外周側に被さるようにして、バーナボディ２の軸方向に連結されている。また、インナーチューブ４は、ガスパイプ２０の外周側に被さるようにして、バーナボディ２の隔壁２２の内周側及びアウターチューブ３の内周側に挿通配設されている。
【００３０】
また、上記ハウジング２１の内周側と隔壁２２の外周側との間には、上記吸気口２３が連通された第１吸気通路７１が形成されており、上記インナーチューブ４の内周側とガスパイプ２０の外周側との間には、第１吸気通路７１に連通する第２吸気通路７２が形成されている。
また、上記インナーチューブ４の外周側とアウターチューブ３の内周側との間には、燃焼ガス１０２を通過させる第１排気通路８１が形成されている。
【００３１】
また、ラジアントチューブバーナ１は、上記排熱回収を促進させるための熱交換チューブ５を有している。この熱交換チューブ５は、アウターチューブ３の軸方向に連結されており、インナーチューブ４の外周側に被さるようにして、隔壁２２の内周側に挿通配設されている。
そして、熱交換チューブ５の配設により、熱交換チューブ５の内周側とインナーチューブ４の外周側との間には、第１排気通路８１に連通する第２排気通路８２が形成されており、熱交換チューブ５の外周側と隔壁２２の内周側との間には、上記排気口２４が連通された第３排気通路８３が形成されている。また、熱交換チューブ５には、第２排気通路８２と第３排気通路８３とを連通する排気連通口５１（図３参照）が形成されている。
【００３２】
さらに、上記バーナボディ２の隔壁２２の内周側及び外周側には、隔壁２２における伝熱を向上させるための隔壁フィン２２１が複数形成されている。
また、上記インナーチューブ４の外周側には、熱交換チューブ５と対向する部分に、インナーチューブ４における伝熱を向上させるためのインナーフィン部材４５が配設されている。このインナーフィン部材４５は、インナーチューブ４の外周側に被せる本体パイプ４５１と、この本体パイプ４５１の外周側に形成した複数のインナーフィン４５２とを備えている。
【００３３】
そして、ラジアントチューブバーナ１は、吸気口２３より吸気した燃焼用空気１０１を、第１吸気通路７１内を通過させ、インナーチューブ４の一端より、第２吸気通路７２内に流入させて、ガスパイプ２０から噴射した燃料１００と共に燃焼させるよう構成されている。また、ラジアントチューブバーナ１は、上記燃焼を行った燃焼ガス１０２を、インナーチューブ４の他端より、第１排気通路８１、第２排気通路８２及び第３排気通路８３内へと順次通過させて、排気口２４より当該ラジアントチューブバーナ１の外部に排気するよう構成されている。
【００３４】
以下に、これを詳説する。
本例においては、図１、図２に示すごとく、上記ラジアントチューブバーナ１は、熱処理炉６内における雰囲気ガス１０３を加熱するために用い、この雰囲気ガス１０３を上記燃焼ガス１０２と直接接触させることなく加熱する。また、本例のラジアントチューブバーナ１は、熱処理炉６内の雰囲気ガス１０３の温度を５００〜１１００℃に加熱する場合に用いる。
また、本例のラジアントチューブ１は、アウターチューブ３及びインナーチューブ４が直線形状を有するストレート形のものである。
また、ガスパイプ２０へ導入する燃料１００は、都市ガス、ＬＰＧの他、各種の気体燃料である。
【００３５】
図１、図２に示すごとく、本例のラジアントチューブバーナ１は、筒状のハウジング２１の内周側に筒状の隔壁２２を挿通配設し、隔壁２２の内周側に熱交換チューブ５を挿通配設してなる。また、ラジアントチューブバーナ１は、隔壁２２の軸方向先端部にアウターチューブ３を連結し、隔壁２２及びアウターチューブ３の内周側にインナーチューブ４を挿通配設してなる。さらに、ラジアントチューブバーナ１は、インナーチューブ４の内周側に後述する整流パイプ２５を挿通配設し、整流パイプ２５の内周側にガスパイプ２０を挿通配設してなる。
【００３６】
上記ラジアントチューブバーナ１は、熱処理炉６の炉壁６１に固定してあり、上記燃料１００と燃焼用空気１０１との燃焼による燃焼ガス１０２は、アウターチューブ３を伝熱面として、熱処理炉６内における雰囲気ガス１０３と熱交換を行い、この雰囲気ガス１０３を加熱する。また、アウターチューブ３は、そのフランジ部３１によって炉壁６１の外壁面６１１に固定されており、バーナボディ２は、その内部に着脱自在に上記熱交換チューブ５を配設した状態で、フランジ部３１を挟持するようにして炉壁６１の外壁面６１１に固定されている。
【００３７】
図１、図２に示すごとく、本例のハウジング２１には、燃焼用空気１０１を第１吸気通路７１内へ導入するための吸気管２３１が接続されており、上記吸気口２３は、吸気管２３１内に形成されている。
また、本例の隔壁２２には、第３排気通路８３内の燃焼ガス１０２をラジアントチューブバーナ１の外部へ排気するための排気管２４１が接続されており、上記排気口２４は、排気管２４１内に形成されている。
【００３８】
そして、吸気管２３１のハウジング２１への接続部分及び排気管２４１の隔壁２２への接続部分は、吸気管２３１又は排気管２４１のいずれか一方を他方の内周側に配設してなる２重管構造を有している。本例では、吸気管２３１のハウジング２１への接続部分は、排気管２４１の隔壁２２への接続部分の内周側に配設されている。このような２重管構造により、吸気管２３１と排気管２４１との間でも、燃焼用空気１０１と燃焼ガス１０２との熱交換を効果的に行うことができる。
【００３９】
また、上記吸気管２３１のハウジング２１への接続部分及び排気管２４１の隔壁２２への接続部分は、上記バーナボディ２における炉壁６１に近い部位に形成されている。
また、図３に示すごとく、本例の熱交換チューブ５における排気連通口５１は、上記第２排気通路８２と第３排気通路８３とを連通するよう当該熱交換チューブ５の軸方向後端部に形成された排気間隙５１である。
ここで、本例において、軸方向先端部とは、熱処理炉６の炉内側に位置する端部のことをいい、軸方向後端部とは、熱処理炉６の炉外側に位置する端部のことをいう。
【００４０】
図１、図２に示すごとく、本例の排気間隙５１は、熱交換チューブ５の軸方向後端部と、バーナボディ２におけるインナーチューブ４の固定部位（隔壁２２の軸方向後端部）との間に形成されている。そして、この排気間隙５１は、熱交換チューブ５の軸方向後端面５１１を、熱交換チューブ５の軸方向に対して傾斜する傾斜端面５１１とすることにより形成されている。
また、本例では、熱交換チューブ５の傾斜端面５１１により形成された排気間隙５１の軸方向間隙幅が最も大きな部分を、バーナボディ２の円周方向において、上記排気管２４１の隔壁２２への接続部分と最も離れた位置（円周方向に略１８０°離れた位置）に配置している。
また、排気間隙５１は、バーナボディ２の軸方向において、上記排気管２４１の隔壁２２への接続部分とできるだけ離れた位置に形成されている。
【００４１】
なお、図示は省略するが、上記熱交換チューブ５における排気連通口５１は、熱交換チューブ５に穴明け加工を行うことにより、熱交換チューブ５に直接形成することもできる。そして、この排気連通口５１は、熱交換チューブ５の１箇所に形成するだけでなく、熱交換チューブ５の複数箇所に形成することもできる。
【００４２】
また、上記バーナボディ２における隔壁２２は、上記ハウジング２１の軸方向先端部から形成されており、この隔壁２２によって上記第１吸気通路７１は、ハウジング２１の軸方向後端部において上記第２吸気通路７２と連通されている。
また、インナーチューブ４は、そのフランジ部４１が、隔壁２２の軸方向後端部に取り付けられており、ガスパイプ２０は、ハウジング２１の軸方向後端部に固定されている。
【００４３】
また、図１に示すごとく、上記ガスパイプ２０の先端部には、このガスパイプ２０よりも拡径させたガスノズル２０１が形成されている。また、ガスパイプ２０の内周側には、燃料１００と燃焼用空気１０１との混合気に着火させるためのイグニッションロッド２０２が配設されている。
また、上記ガスパイプ２０の外周側には、このガスパイプ２０に被さるようにして、整流パイプ２５が配設されており、本例の第２吸気通路７２は、整流パイプ２５の外周側とインナーチューブ４の内周側との間に形成されている。
【００４４】
また、整流パイプ２５は、ハウジング２１の軸方向後端部に固定されている。そして、整流パイプ２５を配設により、第２吸気通路７２における通路断面積を縮小させている。具体的には、第２吸気通路７２における最小通路断面積をＤ１とし、上記吸気口２３における最小開口断面積をＤ２としたとき、Ｄ１はＤ２の０．５〜１．１倍の大きさを有している。
【００４５】
また、上記アウターチューブ３及びインナーチューブ４は、セラミックス材料からなる一方、上記ハウジング２１、隔壁２２、ガスパイプ２０、熱交換チューブ５、整流パイプ２５は、セラミックス材料よりも熱膨張係数が大きな金属材料からなる。
そして、本例のインナーフィン部材４５における本体パイプ４５１の内径は、インナーチューブ４の外径よりも若干大きく形成されており、インナーフィン部材４５は、本体パイプ４５１をインナーチューブ４に被せるようにして、インナーチューブ４の外周側に配設されている。
【００４６】
上記バーナボディ２の隔壁２２の内周側及び外周側に形成された複数の隔壁フィン２２１は、鋳造品として、隔壁２２と一体形成されたものである。また、複数の隔壁フィン２２１は、バーナボディ２の軸方向に向けて長尺形成した複数のプレート状突起２２１からなる。
また、上記インナーフィン部材４５におけるインナーフィン４５２は、鋳造品として、上記本体パイプ４５１と一体形成されたものである。また、複数のインナーフィン４５２もまた、バーナボディ２の軸方向に向けて長尺形成した複数のプレート状突起４５２からなる。
【００４７】
以下に、上記ラジアントチューブバーナ１による加熱、及び上記燃焼ガス１０２が各排気通路８１、８２、８３を通過するときに行われる排熱回収について説明する。
図１、図２に示すごとく、まず、上記吸気口２３より燃焼用空気１０１をバーナボディ２内に吸気し、この燃焼用空気１０１を上記第１吸気通路７１及び第２吸気通路７２を通過させる。そして、ガスパイプ２０におけるガスノズル２０１から噴射された燃料１００と、インナーチューブ４内を流れる燃焼用空気１０１との混合気が、上記イグニッションロッド２０２により着火され、火炎を形成して燃焼する。
【００４８】
そして、この燃焼を行った燃焼ガス１０２は、上記加熱炉の炉内側へ向かってインナーチューブ４内を流れ、アウターチューブ３の先端部３２に衝突した後は、上記第１排気通路８１へと流れる。
こうして、燃焼ガス１０２は、アウターチューブ３を伝熱面として、熱処理炉６内における雰囲気ガス１０３と熱交換を行い、この雰囲気ガス１０３を加熱する。
【００４９】
次いで、上記燃焼ガス１０２は、第１排気通路８１から第２排気通路８２へと流れる。このとき、第１排気通路８１及び第２排気通路８２内を通過する燃焼ガス１０２は、インナーチューブ４を伝熱面として、インナーチューブ４内に形成された第２吸気通路７２内を流れる燃焼用空気１０１と熱交換を行い、この燃焼用空気１０１の温度を上昇させることができる（図２参照）。
こうして、１段目の排熱回収として、上記第１排気通路８１及び第２排気通路８２を流れる燃焼ガス１０２による排熱を回収することができる。
【００５０】
また、上記のごとく、インナーチューブ４の外周側にはインナーフィン部材４５が配設されており、上記１段目の排熱回収を行う際には、インナーフィン部材４５における複数のインナーフィン４５２により、燃焼ガス１０２と燃焼用空気１０１との熱交換が一層促進され、燃焼ガス１０２の排熱回収効率を一層向上させることができる。
また、上記のごとく、ガスパイプ２０の外周側には整流パイプ２５が配設されていることにより、第２吸気通路７２における通路断面積が縮小されており、１段目の排熱回収が一層効果的に行われる。
【００５１】
さらに、上記のごとく、複数のインナーフィン４５２は、バーナボディ２の軸方向に向けて長尺形成した複数のプレート状突起４５２からなり、燃焼ガス１０２の流れの障害になってしまうことを抑制できる。そして、インナーチューブ４を伝熱面とする燃焼ガス１０２の対流熱伝達を促進することができる。
【００５２】
次いで、上記１段目の排熱回収を行った燃焼ガス１０２は、上記第２排気通路８２より上記熱交換チューブ５に設けた排気間隙５１を介して上記第３排気通路８３へと流れる。
そして、１段目の排熱回収を行った燃焼ガス１０２が第３排気通路８３内を通過するときには、この燃焼ガス１０２は、上記バーナボディ２の隔壁２２を伝熱面として、上記第１吸気通路７１を流れる燃焼用空気１０１と熱交換を行い、この燃焼用空気１０１の温度を上昇させることができる（図２参照）。こうして、２段目の排熱回収として、第３排気通路８３を流れる燃焼ガス１０２による排熱を回収することができる。
そして、その後、２段目の排熱回収を行った燃焼ガス１０２は、上記排気口２４より上記ラジアントチューブバーナ１の外部に排気される。
【００５３】
また、上記のごとく、隔壁２２の内周側及び外周側には、隔壁フィン２２１が形成されており、上記２段目の排熱回収を行う際には、隔壁２２における隔壁フィン２２１により、燃焼ガス１０２と燃焼用空気１０１との熱交換が一層促進され、燃焼ガス１０２の排熱回収効率を一層向上させることができる。
また、上記のごとく、複数の隔壁フィン２２１は、バーナボディ２の軸方向に向けて長尺形成した複数のプレート状突起２２１からなり、燃焼用空気１０１及び燃焼ガス１０２の流れの障害になってしまうことを抑制できる。そして、隔壁２２を伝熱面とする燃焼用空気１０１及び燃焼ガス１０２の対流熱伝達を促進することができる。
【００５４】
このように、本例においては、上記熱交換チューブ５を設けて、上記第２排気通路８２及び第３排気通路８３を形成したことにより、上記第１排気通路８１から上記排気口２４に向けて上記燃焼ガス１０２が流れ難くすることができる。そして、上記ラジアントチューブバーナ１内の燃焼ガス１０２の滞留時間を長くした状態で、上記２段階の排熱回収を行うことにより、上記燃焼ガス１０２の排熱回収効率を向上させることができる。
また、上記インナーフィン部材４５、整流パイプ２５及び隔壁フィン２２１等を設けたことにより、インナーチューブ４及び隔壁２２を伝熱面とする伝熱を向上させて、燃焼ガス１０２の排熱回収効率を一層向上させることができる。
それ故、本例によれば、ラジアントチューブバーナ１における熱効率を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例における、ラジアントチューブバーナを示す断面説明図。
【図２】実施例における、ラジアントチューブバーナを示す図で、図１におけるＡ−Ａ矢視断面説明図。
【図３】実施例における、熱交換チューブにおける排気間隙の周辺を示す断面説明図。
【図４】従来例における、ラジアントチューブバーナを示す断面説明図。
【図５】従来例における、ラジアントチューブバーナを示す図で、図４におけるＡ−Ａ矢視断面説明図。
【図６】従来例における、ラジアントチューブバーナを示す図で、図４におけるＢ−Ｂ矢視断面説明図。
【符号の説明】
【００５６】
１  ラジアントチューブバーナ
１００  燃料
１０１  燃焼用空気
１０２  燃焼ガス
１０３  雰囲気ガス
２  バーナボディ
２０  ガスパイプ
２０１  ガスノズル
２１  ハウジング
２２  隔壁
２２１  隔壁フィン
２３  吸気口
２４  排気口
２５  整流パイプ
３  アウターチューブ
４  インナーチューブ
４５  インナーフィン部材
４５１  本体パイプ
４５２  インナーフィン
５  熱交換チューブ
５１  排気連通口（排気間隙）
６  熱処理炉
７１  第１吸気通路
７２  第２吸気通路
８１  第１排気通路
８２  第２排気通路
８３  第３排気通路
【図１】
2005326123.tif 000003
【図２】
2005326123.tif 000004
【図３】
2005326123.tif 000005
【図４】
2005326123.tif 000006
【図５】
2005326123.tif 000007
【図６】
2005326123.tif 000008